半导体物理教学大纲

《半导体物理》

课程编号：01500277

课程名称：半导体物理 Semiconductor Physics

学分：3.5学时: 56

先修课程：固体物理、量子力学、理论物理

一、目的与任务

《半导体物理学》是电子科学与技术专业的一门必修课程。通过学习本课程，使学生掌握半导体物理的基本理论和基本规律，培养学生分析和应用半导体各种物理效应的能力，同时为后继课程《半导体器件》与《半导体集成电路》的学习奠定基础。

本课程的任务是揭示和研究半导体的微观机构，从微观的角度解释发生在半导体中的宏观物理现象；重点学习半导体中的电子状态及运动规律；学习半导体中载流子的统计分布、输运理论及相关规律；学习载流子在输运过程中发生的一些宏观物理现象；学习半导体的某些基本结构，包括金属半导体结及表面问题。

二、教学内容及学时分配

第一章半导体中的电子状态（8学时）

1．半导体中的电子状态与能带

2．半导体中电子的运动有效质量

3．本征半导体的导电机构空穴

4．硅和锗的能带结构

第二章半导体中杂质和缺陷能级（2学时）

1．硅、锗晶体中的杂质能级

2．Ⅲ-V族化合物中的杂质能级

第三章半导体中载流子的统计分布（8学时）1．状态密度

2．费米能级和载流子的统计分布

3．本征半导体的载流子浓度

4．杂质半导体的载流子浓度

5．一般情况下的载流子统计分布

6．简并半导体

第四章半导体的导电性（8学时）

1．载流子的漂移运动迁移率

2．载流子的散射

3．迁移率与杂质浓度和温度的关系

4．电阻率及其与杂质浓度和温度的关系

5．波尔兹曼方程电导率的统计理论

6．强电场下的效应，热载流子

7．多能谷散射耿氏效应

第五章非平衡载流子（8学时）

1．非平衡载流子的注入与复合

2．非平衡载流子的寿命

3．准费米能级

4．复合理论

5．陷阱效应

6．载流子的扩散运动

7．载流子的漂移运动爱因斯坦关系

8．连续性方程式

第六章金属和半导体接触（4学时）

1．金属与半导体接触及其能带图

2．金属与半导体接触的整流理论

3．欧姆接触

第七章半导体表面与MIS结构（4学时）

1．表面态

2．表面电场效应

3．MIS结构的电容电压特性

4．硅—二氧化硅系统的性质

第八章异质结（2学时）

1．异质结及其能带图

2．异质结的电流输运机构

第九章半导体的光电性质、光电与发光现象（4学时）1．半导体的光吸收和光电导

2．半导体的光生伏特效应

3．半导体的发光、激光

第十章半导体热电性质（4学时）

1．热电效应

2．热电效应的应用

第十一章半导体磁和压阻效应（4学时）

1．霍耳效应

2．磁阻效应

3．光磁电效应

4．压阻效应

三、考核与成绩评定

采用纸笔式闭卷考试，按百分制进行成绩评定。

四、大纲说明

1.本课程在理论物理基础课程学习之后开设。学生应掌握必要的热力学与统计物理、量子力学、电磁场、固体物理学等知识。

2.在保证基本教学要求的前提下，教师可以根据实际情况，对内容进行适当的调整和删节。

3.本大纲适合近电子科学与技术类专业。

五、教科书、参考书

［1］刘恩科，朱秉升，罗晋生等.半导体物理学［M］.北京：国防工业出版社，1994.

［2］叶良修.半导体物理学［M］.上册.北京：高等教育出版社，1986.［3］S.M.Sze,physics of Semiconductor Devices［M］.John Wiley and Sons,Inc.1981.《微电子器件基础》